Учёные создали растворимую пробиотическую батарею — революция в биоэлектронике

Исследователи из Университета Бингемптона разработали уникальную растворимую батарею на основе пробиотиков, которая способна вырабатывать электричество более 100 минут и затем полностью растворяться, не оставляя вредных веществ в окружающей среде. Это значительный прорыв в области транзисторной электроники и биорезорбируемых устройств, открывающий новые горизонты для биомедицинских технологий и экологически безопасной электроники.

Новая батарея изготовлена на основе водорастворимой бумаги и использует пробиотики, аналогичные тем, что присутствуют в йогуртах и биодобавках. Профессор Чой с факультета электротехники и компьютерных наук отметил, что главным вызовом в разработке биоразлагаемой электроники является создание безопасного и эффективного источника питания. Он подчеркнул, что традиционные литий-ионные аккумуляторы содержат токсичные компоненты, что делает их непригодными для имплантатов и других медицинских приложений. Новая пробиотическая батарея решает эту проблему, полностью исчезая после использования.

Учёные также уточнили, что используемые бактерии относятся к категории биологической безопасности уровня 1, что гарантирует их безопасность как для человека, так и для окружающей среды. Первоначальные опасения относительно потенциального негативного воздействия микробов на природу были развеяны в ходе дальнейших испытаний. Устройство состоит из смеси 15 штаммов пробиотиков, которые в сочетании с различными электродами обеспечивают генерирование энергии.

Продолжительность работы батареи может варьироваться от нескольких минут до более чем часа, что достигается регулировкой длины устройства или использованием специальных pH-чувствительных полимеров. Один из модулей способен производить мощность около 4 микроватт при токе 47 микроампер и напряжении холостого хода 0,65 вольт. Для повышения эффективности был модифицирован электрод — его поверхность обработали полимерами и наночастицами, что улучшило электрокаталитические свойства пробиотиков и увеличило эффективность электронного переноса.

Эксперименты с циклической вольтамперометрией подтвердили успешное улучшение генерации электричества с помощью такого метода. Разработка представляет собой перспективное решение для создания биоразлагаемых биомедицинских имплантатов, экологических датчиков и одноразовой электроники, что особенно актуально в условиях растущей экологической нагрузки на планету.